Изучение гидродинамики колпачковой тарелки

Лабораторная работа

«Изучение гидродинамики колпачковой тарелки»

Цель работы: Определение экспериментального значения коэффициента гидравлического сопротивления сухой тарелки; экспериментальной и расчетной зависимостей гидравлического сопротивления орошаемой тарелки ΔР от скорости газа в колонне; ознакомление с работой колпачковой тарелки в различных режимах на основе визуальных наблюдений.

Описание экспериментальной установки

Рис 1.1. Схема экспериментальной установки для исследования гидродинамики колпачковой тарелки

Установка состоит из колонны 1 с зажатой между фланцами прямоугольных царг колпачковой тарелкой 2, вентилятора 3 для подачи воздуха в колонну с шибером 4 на всасывающем патрубке для регулирования расхода воздуха, нормальной диафрагмы 5 на напорном трубопроводе вентилятора с дифференциальным U-образным манометром 6 для измерения расхода воздуха, U-образного дифференциального манометра 7 для измерения гидравлического сопротивления тарелки. Подача воды из водопровода на тарелку регулируется вентилем 8, а измеряется ротаметром 9. Температура поступающей на тарелку воды измеряется термометром 10. С тарелки вода через сливную трубу 11 попадает в бак 12, а из него через вентиль 13 сливается в канализацию.

Методика проведения работы

Экспериментальная часть работы заключается в выполнении гидродинамических испытаний сухой и орошаемой тарелок. В первом случае все измерения проводят на сухой тарелке, во втором – при постоянной подаче воды на тарелку.

Перед началом опытов полностью закрыть вентиль 13 и шибер 4. Включить вентилятор 3. Снять показания дифференциальных U-образных манометров 6 и 7. Приоткрывая шибер, увеличить расход воздуха на 15-20 мм.вод.ст. по шкале манометра 6 и вновь снять показания манометров 6 и 7. Опыты продолжать до полного открытия шибера 4, записывая каждый раз результаты испытаний в табл.1.1.

При изменении расхода воздуха необходимо иметь в виду, что колонна обладает определенной инерционностью и поэтому снятие показаний приборов можно производить, лишь убедившись в их неизменности. Перед проведением испытаний орошаемой тарелки вентилем 8 по ротаметру 9 установить заданный расход воды. После полного заполнения тарелки водой включить вентилятор 3 и приступить к испытаниям орошаемой тарелки. При этом также необходимо оценить изменение характера барботажа при увеличении расхода воздуха.

Работу заканчивают, выключив вентилятор, закрыв шибер 4 и открыв вентиль 13 для слива воды из бака 12 в канализацию.

Обработка результатов эксперимента

Таблица 1.1.

1. Определяем расход воздуха в колонне:

м³/с м³/с;

м³/с м³/с;

м³/с м³/с.

2. Определяем фиктивную скорость воздуха в колонне:

м/с м/с;

м/с м/с;

м/с м/с.

3. Рассчитываем скорость воздуха в прорезях колпачков:

м/с м/с;

м/с м/с;

м/с м/с.

4. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки

;

;

Результаты эксперимента для сухой тарелки

Таблица 1.2.

Таблица 1.3.

1. Определяем расход воздуха в колонне:

м³/с м³/с;

м³/с м³/с;

м³/с м³/с.

2. Определяем фиктивную скорость воздуха в колонне:

м/с м/с;

м/с м/с;

м/с м/с.

3. Рассчитываем скорость воздуха в прорезях колпачков:

м/с м/с;

м/с м/с;

м/с м/с.

4. Определяем гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки:

Па Па;

Па Па;

Па Па.

5. Определяем сопротивление газожидкостного слоя на тарелке:

;

Па

6. Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

Па.

7. Рассчитываем гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки

Па Па;

Па Па;

Па Па.

Результаты эксперимента для орошаемой тарелки

Таблица 1.4.

Вывод: в ходе лабораторной работы было определены экспериментальное значение коэффициента гидравлического сопротивления сухой тарелки, экспериментальная и расчетная зависимости гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне.